ГОСТ 25584-2016. Межгосударственный стандарт. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
4.2. Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов при постоянном градиенте напора (стационарный режим фильтрации)
4.2.1 Для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов при постоянном градиенте напора следует применять фильтрационные приборы, по принципу работы подобные прибору, изображенному на рисунке 1.
1 - цилиндр; 2 - муфта; 3 - перфорированное дно;
4 - латунная сетка; 5 - подставка; 6 - корпус; 7 - крышка;
8 - подъемный винт; 9 - стеклянный баллон со шкалой объема
фильтрующейся жидкости; 10 - планка со шкалой градиента
напора; 11 - испытуемый образец грунта
Рисунок 1 - Схема фильтрационного прибора
для определения коэффициента фильтрации
песчаных грунтов при постоянном градиенте напора
4.2.2 Оборудование и приборы
4.2.2.1 В комплект оборудования для определения коэффициента фильтрации должны входить:
- фильтрационный прибор;
- весы лабораторные по ГОСТ 24104;
- термометр с погрешностью измерения не выше 0,5 °C по ГОСТ 28498;
- секундомер;
- нож из нержавеющей стали с прямым лезвием;
- лопатка;
- пресс винтовой;
- пластины плоские с гладкой поверхностью (из стекла, плексигласа или металла).
4.2.2.2 В состав фильтрационного прибора, конструкция которого приведена на рисунке 1, должны входить:
- фильтрационная трубка, состоящая из прямого полого цилиндра с заостренными краями, перфорированного дна с отверстиями и муфты с латунными сетками, мерного стеклянного баллона со шкалой объема фильтрующейся воды;
- телескопическое приспособление для насыщения грунта водой и регулирования градиента напора, состоящее из подставки, подъемного винта, планки со шкалой градиента напора от 0 до 1;
- корпус с крышкой.
4.2.2.3 Цилиндр, планка со шкалой градиентов напора, сетки, подъемный винт должны быть изготовлены из некорродируемого металла.
4.2.2.4 Измерительные приборы, применяемые для определения коэффициента фильтрации грунтов, следует поверять в соответствии с технической документацией.
4.2.3 Подготовка к испытанию
4.2.3.1 К испытанию грунт следует подготовлять в следующем порядке:
- песок и воду, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха;
- из корпуса прибора 6 (см. рисунок 1) извлекают цилиндр 1 и снимают с него муфту 2 и перфорированное дно 3;
- заполняют цилиндр испытуемым образцом грунта 11 в соответствии с порядком, установленным в 4.2.3.2 - 4.2.3.4;
- надевают на цилиндр с образцом грунта дно с латунной сеткой 4, покрытой кружками высокопористого материала;
- в корпус наливают воду и вращением подъемного винта 8 поднимают подставку 5 до совмещения отметки градиента напора 1,0 на планке 10 с верхним краем крышки корпуса 7;
- устанавливают цилиндр с грунтом на подставку и вращением подъемного винта плавно погружают в воду, содержащуюся в корпусе, до отметки градиента напора 0,8 и оставляют его в таком положении до момента увлажнения грунта. В процессе водонасыщения грунта поддерживают постоянный уровень воды у верхнего края корпуса;
- помещают на образец грунта латунную сетку, одевают на цилиндр муфту, вращением подъемного винта опускают фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение для полного насыщения образца водой и оставляют на 15 мин.
4.2.3.2 Заполнение цилиндра испытуемым грунтом ненарушенного сложения выполняют в следующем порядке:
- заранее взвешенный цилиндр ставят заостренным краем на выровненную поверхность грунта и винтовым прессом (или рукой) слегка вдавливают его в грунт, обозначая границы будущего образца для проведения испытаний;
- грунт у заостренного края цилиндра (с внешней его стороны) срезают острым ножом, оставляя его в виде столбика диаметром на 0,5 - 1 мм больше диаметра цилиндра и высотой примерно 10 мм. Одновременно, по мере срезания грунта, легким надавливанием пресса постепенно надвигают цилиндр на грунт, не допуская перекоса, до полного заполнения цилиндра. В грунт, из которого не удается вырезать столбик, цилиндр вдавливают;
- верхний торец образца грунта зачищают ножом вровень с краями цилиндра и накрывают заранее взвешенной пластиной;
- подхватывают цилиндр с грунтом снизу лопаткой, перевертывают его, зачищают нижний торец образца грунта вровень с краями цилиндра и также накрывают заранее взвешенной пластиной;
- взвешивают цилиндр с образцом грунта и покрывающими его пластинами;
- определяют плотность грунта по ГОСТ 5180.
4.2.3.3 Заполнение цилиндра грунтом нарушенного сложения выполняют в следующем порядке:
- на цилиндр надевают дно с латунной сеткой, покрытой кружком высокопористого материала;
- наполняют цилиндр грунтом, подготовленным в соответствии с 1.4, через верх слоями толщиной 1 - 2 см;
- необходимую массу грунта m в граммах вычисляют по формуле
или 
(1)
где V - объем цилиндра, см3;
- заданная плотность, г/см3;
- влажность грунта, доли единицы;
- плотность частиц грунта, г/см3;
e - коэффициент пористости.
Если грунт массой m не укладывается в цилиндр, то его уплотняют трамбованием.
4.2.3.4 При обоснованном отсутствии возможности определения плотности грунта ненарушенного сложения испытание грунта проводят в его предельно рыхлом и предельно плотном состояниях.
Заполнение цилиндра испытуемым грунтом в предельно рыхлом и предельно плотном состоянии выполняют в следующем порядке:
- цилиндр с дном и латунной сеткой, покрытой кружком высокопористого материала, взвешивают;
- для получения образца в предельно рыхлом состоянии цилиндр заполняют грунтом, насыпая его с высоты 5 - 10 см без уплотнения;
- для получения образца в предельно плотном состоянии цилиндр заполняют грунтом слоями толщиной 1 - 2 см с уплотнением каждого слоя путем постукивания о боковые стены цилиндра и трамбования; при наличии соответствующего оборудования допускается уплотнение на вибростоле;
- зачищают поверхность образца грунта вровень с краями цилиндра и взвешивают цилиндр с грунтом; определяют плотность грунта по ГОСТ 5180.
4.2.4 Проведение испытания
4.2.4.1 Испытания следует проводить поэтапно с увеличением значения градиента напора на каждом последующем этапе (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0).
Испытание осуществляют в следующем порядке:
4.2.4.2 Измеряют температуру воды.
4.2.4.3 Вращением подъемного винта поднимают цилиндр с грунтом до совмещения отметки градиента напора 0,2 на планке с верхним краем крышки корпуса и доливают корпус водой до верхнего его края.
4.2.4.4 Заполняют мерный стеклянный баллон 9 водой и, закрывая пальцем его отверстие, опрокидывают отверстием вниз, подносят как можно ближе к цилиндру с грунтом и, отнимая палец, быстро вставляют в муфту фильтрационной трубки так, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, то его необходимо опустить ниже, добившись появления мелких пузырьков. Равномерное поступление пузырьков, свидетельствующее о наступлении стационарного режима фильтрации, является обязательным условием проведения испытания.
4.2.4.5 Дожидаются момента достижения уровнем воды в мерном баллоне любой ближайшей целой отметки на шкале (например, 10 см3) и включают секундомер, принимая это время за начало фильтрации воды.
4.2.4.6 Дожидаются, когда уровень воды в мерном баллоне снизится до следующей целой отметки, выключают секундомер, записывают время, объем профильтровавшейся воды и значение градиента напора, при котором происходила фильтрация.
4.2.4.7 Не извлекая мерного баллона из муфты, вращением подъемного винта быстро устанавливают градиент напора 0,4 и повторяют действия, описанные в 4.2.4.5 и 4.2.4.6. Аналогичные действия осуществляют и на последующих этапах испытания с другими значениями градиента напора.
4.2.4.8 Допускается увеличение или уменьшение задаваемого объема воды, который должен профильтроваться на каждом этапе испытания, в зависимости от скорости протекания фильтрационного процесса.
4.2.4.9 В случае опустошения мерного баллона следует извлечь его из муфты, наполнить водой и продолжить испытания в соответствии с 4.2.4.4 - 4.2.4.6.
4.2.5 Обработка результатов
4.2.5.1 По результатам испытания следует построить график в координатах v - I (рисунок 2).
Рисунок 2 - График для определения коэффициента
фильтрации песчаных грунтов при проведении
испытаний в стационарном режиме фильтрации
Скорость фильтрации v, см/с, вычисляют по формуле
(2)
где V - объем воды, профильтровавшейся на этапе испытания, см3;
t - время фильтрации на этапе испытания, с;
F - площадь поперечного сечения цилиндра с грунтом, см2.
Проводят диагностику полученных результатов с применением построенного графика. Опытные точки на графике должны наложиться на прямую линию, выходящую из начала координат, что является показателем корректности проведения испытания. В случае необходимости следует провести отбраковку недостоверных опытных точек и аппроксимировать оставшиеся прямой линией, выходящей из начала координат. Число точек для аппроксимации должно быть не менее трех, в противном случае испытание следует повторить.
4.2.5.2 Коэффициент фильтрации K, см/с, при температуре проведения испытания, равный угловому коэффициенту построенной прямой линии, вычисляют по формуле
(3)
где I и v - координаты произвольной точки на построенной прямой линии.
4.2.5.3 Коэффициент фильтрации K10, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10 °C, вычисляют по формуле
(4)
где T = (0,7 + 0,03Tф) - поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °C;
Tф - фактическая температура воды при испытании, °C;
864 - переводной коэффициент (из сантиметров в секунду в метры в сутки).
4.2.5.4 Коэффициент фильтрации вычисляют до второй значащей цифры.
4.2.5.5 Результаты испытания должны быть представлены в табличном (приложение А) и графическом (см. 4.2.5.1) видах.
Подписаться на обновления